基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器的制作方法

本实用新型属于光通信技术领域，涉及一种基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器。

背景技术：

随着波分复用技术的日益成熟和实用化，网络中的信道数量越来越多，传输速率也越来越快，为了避免光-电-光转换的高昂代价和突破电子速率瓶颈的限制，出现了在光域层管理网络容量的强烈需求。光分插复用器(Optical Add/Drop Multiplexer,OADM)正是适应这一需求而产生的，它可以根据需要将网络中的某路(或某几路)信道下路到本地或将本地信号上载到网络中，从而在光域实现了对网络容量的分配与管理。OADM不再是光-电-光转换，这不仅大大降低了成本，同时也克服了电子速率瓶颈的限制，它以波长为操作对象，与信号的调制方式、业务种类、传输协议无关，增强了网络的透明性。目前，OADM结构主要包括薄膜滤波型OADM、平面波导阵列型OADM、光纤光栅型OADM、法布里-珀罗腔滤波器型OADM、声光可调谐滤波器型OADM等。薄膜滤光片(Thin Film Filter,TFF)利用光的干涉效应选择波长，由多层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质薄膜按照设计要求组合起来实现对不同波长的反射和透射，TFF器件具有结构简单、成本低、性能稳定、较小的偏振相关损耗等特点。基于薄膜滤光片的光分插复用器通常采用单个滤波器级联的方式，“级联式”结构中一个信道需要一个单波长的滤光片，N个信道需要N个滤光片，依此下去，使用滤光片的成本会成倍的增加。当波长的数目增加时，滤光片的反射损耗不断累加，整体的附加损耗变得越来越大，信道数太多时处于级联结构末端的那些信道会因为附加损耗太大而无法使用，并且各通道的附加损耗不均匀性也会相应加大。为了充分利用通信光纤的光谱资源，极大地提高通信容量，推动波分复用通信系统的发展，研发一种能在光通信全波段范围内工作的光分插复用器具有广阔的应用前景和市场转化潜力。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服传统薄膜滤光片“级联式”结构制造的OADM通道数较多时附加损耗过大和通道间附加损耗一致性差的问题，提供一种覆盖光通信全波段范围的“并行式”工作的光分插复用器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器，其结构有柱面准直镜1、耦合光纤阵列3、光开关阵列4和光纤合波器5，其特征在于，结构还有全波段薄膜滤光片2；主干光路单模光纤输出端的端面位于柱面准直镜1左侧的焦点处，全波段薄膜滤光片2位于柱面准直镜1的右侧，耦合光纤阵列3位于全波段薄膜滤光片2的右侧，柱面准直镜1、全波段薄膜滤光片2和耦合光纤阵列3固定安装在同一石英衬底上，耦合光纤阵列3的输出端口的尾纤分别与光开关阵列4的直通输入端口尾纤相连，本地节点的上路信号端口尾纤分别与光开关阵列4的交叉输入端口尾纤相连，光开关阵列4的交叉输出端口尾纤分别与本地节点的下路信号端口尾纤相连，光开关阵列4的直通输出端口尾纤分别与光纤合波器5的输入端口各尾纤相连，光纤合波器5的输出端口尾纤和主干光路单模光纤输入端相连。

本实用新型的基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器，所述的全波段薄膜滤光片2更具体的是在光通信全波段范围内起到分光作用的一片楔形薄膜滤光片，楔形的梯形截面的斜边L为7.5mm，楔形的宽度W为2.5mm，两端的厚度H1和H2分别为0.55mm和0.65mm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器采用尖楔形“并行式”分光结构，仅用一片薄膜滤光片实现不同波长复用光信号中每个波长同时分离，区别于传统“级联式”分光结构，解决了OADM通道数较多时附加损耗过大和通道间附加损耗一致性差的问题；

2、本实用新型的基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器采用覆盖光通信全波段范围的薄膜滤光片，其在全波段粗波分复用通信系统和光接入网中具有广阔的应用前景和市场转化潜力。

附图说明：

图1是本实用新型的基于全波段薄膜滤光片的光分插复用器结构图。

图2是实施例2中所述的全波段薄膜滤光片2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明

实施例1

实施例1本实用新型的整体结构

参阅图1，本实用新型的光分插复用器由柱面准直镜1、全波段薄膜滤光片2、耦合光纤阵列3、光开关阵列4、光纤合波器5组成。

所述的柱面准直镜1安装在载送复用光信号的主干线路单模光纤的右侧，并且主干线路单模光纤输出端的端面位于柱面准直镜1左侧的焦点处；

所述的全波段薄膜滤光片2是在光通信全波段范围内起到分光作用的一片楔形薄膜滤光片；

所述的耦合光纤阵列3是由N条单模光纤和加工有N条V型槽的硅片构成；

所述的光开关阵列4是由N个阻塞型2×2光开关构成；

所述的光纤合波器5是普通的N×1光纤耦合器。(以上2≤N≤18)

它们的连接关系为：主干光路单模光纤输出端的端面位于柱面准直镜1左侧的焦点处，全波段薄膜滤光片2位于柱面准直镜1的右侧，耦合光纤阵列3位于全波段薄膜滤光片2的右侧，柱面准直镜1、全波段薄膜滤光片2和耦合光纤阵列3固定安装在同一石英衬底上，耦合光纤阵列3的输出端口尾纤分别与光开关阵列4的直通输入端口尾纤相连，本地节点的上路信号端口尾纤分别与光开关阵列4的交叉输入端口尾纤相连，光开关阵列4的交叉输出端口尾纤分别与本地节点的下路信号端口尾纤相连，光开关阵列4的直通输出端口尾纤分别与光纤合波器5的输入端口尾纤相连，光纤合波器5的输出端口尾纤和主干光路单模光纤输入端相连。

实施例2全波段薄膜滤光片2的具体结构

如图2所示，为本实用新型所用的全波段薄膜滤光片2的一种具体结构示意图，是一片楔形薄膜滤光片，楔形的梯形截面的斜边L为7.5mm，宽度W为2.5mm，两端的厚度H1和H2分别为0.55mm和0.65mm。

实施例3本实用新型的工作原理

主干线路单模光纤载送波长为λ₁,λ₂,…,λ_N的复用光信号，主干线路单模光纤输出端的端面置于柱面准直镜1左侧的焦点处，复用光信号经柱面准直镜1准直后变成平行光，以平行光束射向全波段薄膜滤光片2。全波段薄膜滤光片2的基片和膜层被设计为尖楔形，根据等厚干涉原理其不同位置(厚度点)对应不同中心波长，其通带中心波长分别与CWDM通信系统复用波长相匹配，入射到楔形薄膜滤光片上的不同波长复用光信号被分离到不同的空间位置上，即全波段薄膜滤光片2的尖楔形“并行式”分光结构使得不同波长复用光信号中每个波长同时实现分离。N条单模光纤置于V型槽中构成耦合光纤阵列3，柱面准直镜1、全波段薄膜滤光片2和耦合光纤阵列3固定安装在同一石英衬底上，全波段薄膜滤光片2分离出来的不同波长光信号分别被耦合光纤阵列3的单模光纤接收，耦合光纤阵列3的输出端口尾纤分别与光开关阵列4的直通输入端口尾纤相连，即主干线路单模光纤中分离出来的不同波长光信号就进入到光开关阵列4。光开关阵列4是由N个阻塞型2×2光开关构成，本地节点的上路信号端口尾纤分别与光开关阵列4的交叉输入端口尾纤相连，光开关阵列4的交叉输出端口尾纤分别与本地节点的下路信号端口尾纤相连，通过计算机编程控制光开关阵列4可以实现任意光波长的上下路选择，即本地节点的上路信号可以通过光开关阵列4的交叉输入端口上载到主干线路中，同时通过光开关阵列4的交叉输出端口可以将下路信号下载到本地节点，其余主干线路光信号经光开关阵列4的直通输出端口继续向前传输。光纤合波器5是N×1光纤耦合器，光开关阵列4的直通输出端口尾纤分别与光纤合波器5的输入端口尾纤相连，使入射到光纤合波器5的不同波长光信号复用在一起。光纤合波器5的输出端口尾纤和主干光路单模光纤输入端相连，经光纤合波器5输出的不同波长复用光信号进入到主干线路单模光纤继续向前传输。